胞饮突评估子宫内膜容受性的研究进展

项怡宁，冯炜炜

子宫内膜容受性是指子宫通过自身变化，允许囊胚定位、黏附、穿透及植入子宫内膜的能力，与囊胚着床及发育密切相关。人类子宫内膜容受性出现于月经周期的黄体中期（第19～23天），期间子宫内膜会随孕激素的升高而发生变化，以确保其对囊胚的接受。而子宫内膜接受囊胚植入的时间是限定的，称之为种植窗（window of implantation）。评估子宫内膜容受性对于不孕症患者的诊断及治疗至关重要。近年来，子宫内膜容受性阵列（endometrial receptivity array，ERA）可对子宫内膜组织进行RNA测序，通过分析238个与子宫内膜容受性相关的基因表达阵列来诊断子宫内膜的分子状态，从而评估子宫内膜容受性[1]。然而其局限性包括费用较高、结果相对不精确及测试具有侵入性。因此，亟需寻找新的标志物来评估不孕症女性的子宫内膜容受性。胞饮突（pinopode）是黄体期子宫内膜上皮表面的一种特殊膜状突起，得名于在大鼠中观察到其胞饮活性[2]。目前认为胞饮突可用于评估子宫内膜容受性，并与妊娠结局有关。本文从胞饮突的生理结构、评估方式、调节因素及功能等方面，综述近年来胞饮突评估子宫内膜容受性的研究进展，重新审视胞饮突研究方法中存在的问题及发展前景，以期为胞饮突在女性生殖健康中的临床应用提供依据。

1 胞饮突的生理结构

人子宫内膜上皮细胞主要由纤毛细胞和微绒毛细胞构成，前者不受周期性激素的影响，而后者则在月经周期中受激素调节。在种植窗开始时，几个相邻的微绒毛细胞通过侧向融合形成胞饮突[3]。当囊胚到达宫腔时，与胞饮突互相作用，胞饮突内的丝状肌动蛋白与其结合蛋白交联为一种正交网状结构，定位于细胞的顶端，在囊胚植入子宫内膜的过程中发挥作用[4]。

胞饮突的发育和退化是一个循环的过程，可在不同时期表现为不同形态，如气球状、蘑菇状、花状或气泡状的突出物等。对整个月经周期的人类子宫内膜进行扫描电镜分析，根据胞饮突的超微结构形态可分为发育期、成熟期及退化期[5]。在月经周期的第17～19天，子宫内膜上皮细胞膨大并形成直径1～2 μm的小胞饮突；至月经周期的第20天，即黄体中期，胞饮突完全发育并覆盖于子宫内膜上，表现为球形、光滑且无绒毛的形态；至月经周期的第23～25天，即分泌晚期，胞饮突发生退化，表现为褶皱外观。通常在月经周期和生育能力正常的女性中，胞饮突丰富且发育良好，而在不明原因不孕女性中，胞饮突覆盖较少且发育不良[6]。

虽然目前已基本确认胞饮突可以作为子宫内膜容受性的评估指标，其发育过程及影响子宫内膜容受性乃至妊娠结局的机制尚待研究。而对胞饮突及其调节相关因素的研究将对不孕女性尤其是接受体外受精-胚胎移植（in vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET）患者的诊治有较大价值。

2 胞饮突的评估方式

目前，大多数关于胞饮突的研究都使用扫描电镜评估其在子宫内膜中的形态、大小及覆盖情况。根据既往报道，大鼠成熟胞饮突的直径平均约为4.0μm，小鼠和人类成熟胞饮突直径则约6.0μm[2]。Jin等[7]建议，为减少在计数时的数量误差，实现评估过程的可重复性，应当在每个样本中使用60个显微场（microscopic fields）的运行平均值。

在胞饮突定性及定量的评估上，最初通常由研究者人工对胞饮突的密度进行观察和量化。近年来，Matson等[8]首次使用自动定量的方法，通过一种二进制插件使扫描电镜根据颗粒大小及圆度对胞饮突进行定量分析。该方法可以根据胞饮突的形态对不同阶段的胞饮突进行表征，得出更准确且可重复的结果。

由于胞饮突体积较小，存在时间短，且依赖于激素及细胞外环境提供的特定渗透条件，通常较难实现胞饮突在空间及时间上的成像。同时，由于胞饮突缺乏特定标志物，尽管扫描电镜及透射电镜具有较高的分辨率，依然很难应用于胞饮突的电子显微镜成像[2]。因此，需要研发具有超分辨率的成像技术，并结合免疫组织化学完成对胞饮突的进一步识别和评估，从而增强对胞饮突结构和功能的了解。

3 胞饮突在评估子宫内膜容受性中的临床价值

目前，已有多项临床研究证实了胞饮突在评估子宫内膜容受性中的价值。早期研究中，Nikas等[9]根据种植窗期胞饮突所占子宫内膜表面积的比例将17例接受辅助生殖助孕的患者分为充分覆盖（＞50%）、中等覆盖（20%～50%）和较少覆盖（＜20%）3组，充分覆盖组的5例患者全部成功妊娠，中等覆盖组的7例中有3例妊娠，而较少覆盖组的5例患者均未妊娠。该研究初步证实胞饮突在子宫内膜中的覆盖面积可能与妊娠结局有关。Qiong等[10]则纳入360例接受IVF-ET治疗的患者，并引入了胞饮突评分的概念，在×2 000倍数下对种植窗期间子宫内膜上皮中的胞饮突进行计数（每份样本计数20个视野，每个视野中可观察到约150个细胞），并将观察到的胞饮突数量总数相加，作为患者的胞饮突评分。受试者工作特征曲线提示胞饮突评分的最佳截断值为85分，敏感度74.7%，特异度93.1%；以该截断值为分界将患者分为正常和异常2组，正常组（胞饮突评分＞85分）的临床妊娠率与持续妊娠率在新鲜周期（临床妊娠率74.29%vs.19.77%，持续妊娠率62.86%vs.11.86%，均P＜0.001）和累计周期（临床妊娠率95.00% vs.32.22%，持续妊娠率80.56%vs.23.33%，均P＜0.001）中均高于异常组（胞饮突评分≤85分）。

此外，有学者认为，胞饮突对妊娠结局的影响不仅与其数量有关，也与其发育阶段有关。Melkozerova等[11]对119例因子宫内膜因素导致不孕症的女性种植窗期间的子宫内膜上皮进行电镜扫描，观察到67.39%女性的子宫内膜上存在发育不完全的胞饮突结构。Jin等[7]的前瞻性研究纳入172例接受IVF-ET治疗的不孕症女性，并引入与发育期胞饮突（developing pinopode，DP）及成熟期胞饮突（fully developed pinopode，FDP） 在 总 胞 饮 突（total pinopodes，TP）中所占比例相关的胞饮突评分系统，分别将FDP/TP及DP/TP的百分点（percentage point）赋值为1及－1，以此来计算每例患者的胞饮突指数。受试者工作特征曲线提示胞饮突评分的最佳截断值为－26.48，敏感度83%，特异度45%。以该截断值将不孕症患者分为2组，胞饮突评分较高组（＞－26.68）的妊娠率（82.3%vs.53.3%，P=0.001）和着床率（63.0%vs.46.7%，P=0.046）显著高于胞饮突评分较低组（≤－26.48）。以上研究均证实，胞饮突的成熟度而非密度才是其评估子宫内膜容受性的关键因素。

诸多研究已证实胞饮突的数量、覆盖面积及发育阶段等可在预测不孕女性种植窗及评估子宫内膜容受性中发挥的临床价值。胞饮突评分较高、覆盖面积较广且成熟期胞饮突占比较高的女性的妊娠结局更佳。然而，对胞饮突精准且客观的评估手段仍待进一步探索，其评估子宫内膜容受性的精确度也待进一步的机制研究证明。

4 胞饮突调节子宫内膜容受性的机制

4.1 胞饮突通过调节宫腔内容物影响子宫内膜容受性在囊胚着床前与着床期间，宫腔内液体量的调节至关重要。着床前，宫腔内液体量增加促进囊胚运输至适宜的宫内位置；随后宫腔内液体量减少使囊胚周围的宫腔闭合，便于其黏附、穿透及植入过程[12]。

胞饮突调节子宫内膜容受性的机制可能与其调节宫腔内容物的能力有关。水通道蛋白（aquaporin，AQP）是一个跨膜通道蛋白家族，分布于细胞膜上，形成孔洞，促进水溶性和脂溶性物质以及一些离子进出细胞[13]。目前哺乳动物体内已发现的13种AQP中，已证实对水具有较好渗透性的AQP-2在胞饮突中发挥作用。一些学者推测胞饮突的表面可能存在AQP的表达。Hildenbrand等[14]的体外实验通过共聚焦显微镜观察到AQP-2在人子宫内膜上皮细胞中呈阳性表达，而在间质细胞中呈阴性；在胞饮突上可观察到强阳性的AQP-2表达，提示AQP-2可能定位于胞饮突。He等[15]证实人子宫内膜上皮细胞上的AQP-2在增殖晚期和分泌中期表达水平最高，在增殖早期和分泌晚期表达水平最低，与胞饮突的成熟周期一致；在体外研究中，敲低AQP-2可减少绒毛膜癌JAR细胞与子宫内膜Ishikawa细胞的球体附着，证实AQP-2与胞饮突在囊胚植入过程中的作用一致。以上体外实验均证实胞饮突可能通过AQP进行宫腔内液体量的调节，从而调节子宫内膜容受性。

此外，胞饮突也可以通过胞吐作用将物质转运到宫腔，发挥调节囊胚着床过程的作用。1980年Parr等[16]在大鼠妊娠第5天静脉注射辣根过氧化物酶作为示踪剂，发现其首先定位于子宫内膜基质细胞的囊泡中，随后出现于子宫内膜上皮细胞靠近顶膜的囊泡内，最后在宫腔中被观察到。因而提出假设，子宫内膜上皮细胞可能通过胞吐作用将囊泡内包含的物质直接释放到宫腔内。Quinn等[2]利用扫描电镜观察到小鼠妊娠第4天的胞饮突上发生了囊泡内的物质释放，进一步验证了Parr等[16]的发现。子宫内膜上皮的囊泡内容物中可能含有外泌体，外泌体的体积比胞饮突更小，是直径为30～150 nm的胞外囊泡，在细胞间的信号传递中发挥作用，其介导的物质运输过程直接受雌激素和孕酮的影响[17]。Machtinger等[18]提出，子宫内膜上皮细胞释放的外泌体可以介导种植窗期母体和囊胚间的信号传递。胞饮突的胞吐过程及其释放外泌体的假设可用于解释胞饮突评估子宫内膜容受性的机制。

多项研究证实，胞饮突对宫腔内容物的调节包括液体量及宫腔内容物两方面。胞饮突可通过其表面表达的AQP调节宫腔内液体量，从而影响囊胚着床；同时，胞饮突通过胞吐作用释放的细胞外囊泡也是囊胚着床过程中信号传递的重要一环。然而由于伦理及研究方法的限制，目前的研究大多局限于体外或动物研究，人子宫内膜上的胞饮突是否具有相似功能，则尚待更深入的研究。

4.2 胞饮突通过表达植入相关蛋白参与囊胚-子宫内膜相互作用目前已知的子宫内膜容受性标志物大多与植入相关蛋白有关，包括整合素（integrin）、白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）及黏蛋白（mucoprotein，MUC）等。目前已有研究证实，上述子宫内膜容受性标志物的表达与胞饮突的出现相关。

整合素是一种细胞表面受体，与其配体相互作用，可增强囊胚在子宫内膜上的黏附和侵袭[19]。α1β1、α3β1等整合素在种植窗期表达增加[20]。αvβ3则定位于胞饮突上，参与囊胚与子宫内膜之间的信号传递[5]。LIF在着床过程中起关键作用，有助于滋养细胞的侵袭，并影响种植窗期的免疫耐受[21]。Dong等[22]发现胞饮突在宫腔中释放含有LIF的分泌囊泡。Chung等[23]则证实，胞饮突释放的含有LIF的分泌囊泡可通过上调整合素αvβ3的表达，增加囊胚与子宫内膜的黏附。子宫内膜上的MUC1对囊胚植入存在负调控作用，通过抑制囊胚的黏附使其着床于适宜部位；着床位点上MUC1的低表达则可促进囊胚的植入。Wu等[24]通过扫描电镜观察到纤毛细胞的表面存在MUC1的表达，而在胞饮突中则未观察到MUC1的表达，由此证实胞饮突上MUC1的低表达与囊胚在其上的黏附及植入相关。Liu等[25]研究发现，在接受冻融胚胎移植的女性中，妊娠组子宫内膜上MUC16的表达显著低于未妊娠组（23.1 vs.58.4，P＜0.001），由此证实MUC16为囊胚植入的抑制剂。然而该研究提示，胞饮突评分与MUC16的表达并无相关性。MUC1及MUC16作为重要的植入相关蛋白，在部分研究中表现出与胞饮突具有相关性，部分则无显著关系。因此，MUC与胞饮突之间是否存在调控关系仍存在争议，需要进一步的研究证实。

5 胞饮突的调节因素

5.1 激素调节胞饮突是一种周期性激素依赖性的结构，目前已有部分研究证实激素对于胞饮突周期性改变具有影响，其中，雌激素与孕激素的作用最受关注。大多数研究提出，孕激素可刺激胞饮突的发育，而雌激素的增加与胞饮突的退化同步[2]。Liu等[26]证实，黄体功能缺失的女性孕激素分泌不足，其子宫内膜上胞饮突的成熟较正常女性延迟。Liu等[27]发现，与促性腺激素释放激素拮抗剂（gonadotropinreleasing hormone antagonist，GnRHA）相比，应用促性腺激素释放激素激动剂（gonadotropin-releasing hormone agonist，GnRHa）可通过增加胞饮突的表达，改善年轻不孕患者的IVF-ET结局（临床妊娠率66.67%vs.42.17%，P=0.01；植入率46.15% vs.29.71%，P=0.041；持续妊娠率60.00%vs.34.94%，P=0.018）。周云等[28]在小鼠妊娠期第3.5天腹腔注射GnRHa或GnRHA，发现种植窗期GnRHa组子宫内膜上的胞饮突表达丰富、发育完全且均匀分布，GnRHA组子宫内膜表面的胞饮突则呈局灶性中等表达，发育不同步、大小不一；同时，GnRHa组小鼠种植窗期子宫内膜LIF和同源框基因A10（homeobox A10，HOXA10）mRNA的表达明显高于注射生理盐水的对照组和GnRHA组。证实在黄体期应用GnRHa可能有助于胞饮突发育，从而提高子宫内膜容受性，而GnRHA的作用则相反。Mokhtar等[29]的研究表明，对大鼠连续3 d使用外源性睾酮（500 mg/kg）后，大鼠子宫内膜上的胞饮突表达受到抑制，减少了大鼠子宫内膜上可供着床的部位，使大鼠的生育能力降低。提示睾酮在胞饮突发育成熟过程中可能发挥抑制作用。

基于上述研究，推测激素是胞饮突发育及形态调节的重要影响因素，两者的相关性研究将有助于确定胚胎移植的适当时机；同时，为外源性添加GnRHa等激素用于调节子宫内膜容受性，以期改善不孕女性妊娠结局提供了理论依据。

5.2 基因影响HOXA10是一种转录因子，可通过激活或抑制其下游靶基因的转录来调节子宫内膜的增殖、分化与蜕膜化。已有多项研究证实，胞饮突的发育和成熟与HOXA10的高表达同步，HOXA10基因过表达可导致子宫内膜上的胞饮突数量增多，而抑制HOXA10基因表达则减少胞饮突的形成[30-31]。HOXA10可通过调节胞饮突的发育及成熟影响子宫内膜容受性，然而其具体调节机制仍有待深入探索。

5.3 环境暴露目前，环境污染问题已成为扰乱生态系统、危害人类正常生产生活的重要议题之一。体外的环境暴露也可能影响胞饮突的表达。Zhou等[32]对小鼠予以一种广谱杀虫剂β-氯氰菊酯灌胃，与仅灌注玉米油的对照组相比，观察组小鼠的妊娠率显著降低，血清雌二醇和卵泡刺激素水平升高，血清孕酮和黄体生成素水平降低，同时发现子宫内膜受损及胞饮突发育受抑制，证明β-氯氰菊酯可能通过干扰性激素稳态及抑制子宫内膜胞饮突的发育而影响小鼠的生育能力。而体外环境暴露对胞饮突发育的影响可能是通过基因的甲基化实现的。Qu等[33]发现，多氯联苯作为一类在工业上广泛应用、已造成全球性环境污染问题的人工合成有机物，可导致HOXA10启动子区域高度甲基化，同时导致种植窗子宫内膜胞饮突的发育不良。

6 结语

近年来，国内外研究者就胞饮突的结构、发育过程、评估手段、调控方式及其与子宫内膜容受性间的关系进行了多角度的研究和探讨。因其在评估子宫内膜容受性方面的价值，对胞饮突的深入研究将有助于明确不孕女性胚胎植入失败的原因，并由此为基础，探索改善自然妊娠或接受IVF-ET治疗患者不良妊娠结局的方法。然而目前对胞饮突的研究尚存在一定的局限性：其一，目前胞饮突的评估手段局限于扫描电镜成像，然而因其体积较小、存在时间有限且依赖于细胞外环境提供的特定渗透条件，其空间及时间上的成像较难实现。因此，仍需要寻找胞饮突的特定标志物，以实现对胞饮突的客观识别及鉴定，进而实现对不孕女性种植窗的精准评估。其二，目前对胞饮突功能的研究多集中于动物实验及体外实验，人体内胞饮突的功能研究因伦理等因素的限制尚未进行大规模开展。因此，对胞饮突的功能、其评估子宫内膜容受性的机制及其调节因素亟待更多体内研究阐明。